Програмне забезпечення імітує антени в просторі

Нова розробка важлива для місії ESA Swarm

Якщо антени GPS на супутниках повинні точно виміряти магнітне поле Землі, їх потрібно встановити в потрібному місці. Симулятори допомагають: вони показують струми, які викликає антена на супутнику. © Efield AB
читати вголос

GPS-антени точно вимірять геомагнітне поле під час місії ESA "Рой" у 2010 році. Особливо важливим є правильне розташування антен на супутниках. Нове програмне забезпечення, яке зараз представили дослідники Fraunhofer, імітує складні антенні системи - заощаджуючи час та гроші.

У 2010 році вони повинні злетіти: три маленькі супутники відправлять Європейське космічне агентство ESA на орбіту на висоті близько 450 кілометрів. Завдання місії "Рой": дослідити магнітне поле Землі та його зміни з ретельності, яка ще не була досягнута. Таким чином, дослідники очікують кращого розуміння процесів у надрах Землі, а також клімату Землі.

Для того, щоб Swarm здійснив свою місію, потрібні високоточні вимірювальні прилади: по кожному GPS-супутнику будуть розміщені по дві антени GPS. Але її місце обрано не довільно. Положення антен є особливо важливим, оскільки воно суттєво впливає на ефективність та точність вимірювань.

Оптимальне екранування антен необхідне

Крім того, промені, які взаємодіють між супутником та антеною, можуть перешкоджати вимірюванням. Тому інженери повинні забезпечити оптимальне екранування антен від таких перешкод, не знижуючи тим самим загальну продуктивність антен.

Дослідники FCC Center Fraunhofer Chalmers у Гетеборзі, сестринському інституті Інституту промислової математики Фраунгофера ITWM, вирішили ці проблеми: "Efield - це програмне забезпечення, яке ми розробили разом з університетами SAAB, Ericsson та Efield AB" каже Фредрік Едельвік з FCC. "Це дозволяє нам детально моделювати складні антенні системи. Для Swarm SAAB Space AB був на нашому боці. Ми використовували модель CAD, комп'ютерну модель супутників та антени. За допомогою складних алгоритмів ми змогли змоделювати поведінку електромагнітних полів і таким чином визначити оптимальне положення антени, а також необхідне екранування. "

Нові методи моделювання скорочують час розробки

Для цих обчислювальних процесів дослідникам довелося розробити числові методи, за допомогою яких можна вирішити математичні рівняння електромагнітних полів. Необхідна була величезна обчислювальна потужність комп'ютера з багатоядерним процесором. Інженери змогли обмежити час моделювання лише до однієї години.

Завдяки новим методам моделювання, сучасні антенні системи можуть бути розроблені за дуже короткий час. Під час фази розробки інженери економлять величезні витрати, оскільки дорогі вимірювання та виробництво прототипів виключаються. Крім того, фаза розробки набагато коротша, антенні системи виходять на ринок швидше.

(idw - Fraunhofer-Gesellschaft, 03.01.2008 - DLO)